准确揭示多年冻土区碳源汇特征及其演化趋势对降低我国陆地生态系统碳源汇评估中的不确定性、实现“碳中和”目标具有重要意义。自国家重点研发计划项目启动以来，研究团队阐明了多年冻土区碳氮磷循环关键参数的空间格局和驱动因素，构建了多年冻土区首个全生态系统增温实验平台，解析了碳氮循环关键过程对气候变暖等全球变化要素的响应机制，揭示了热融湖塘甲烷（CH4）排放、可溶性有机质降解以及微生物分布特征。项目取得的阶段性成果有望为实现我国“碳中和”战略目标提供科技支撑。

受全球气候变暖的影响，多年冻土融化有愈演愈烈的趋势。多年冻土融化是由全球气候变暖引起的，并在一定程度上加快了全球变暖的进程，对生态环境和人类生活造成巨大影响。基于此，从全球变暖引发的各种极端天气以及多年冻土融化的各种现象出发，分析多年冻土融化对气候变化与人类社会的影响，以期为相关人员提供参考。

近年来青藏高原多年冻土地区降雨量呈增大趋势，导致活动层沿多年冻土层滑脱，诱发的冻土浅层滑坡灾害严重影响区域生态环境和人类活动。冻土浅层滑坡失稳是渗流、温度和应力复杂耦合的过程，明确降雨条件下多年冻土斜坡水热力响应机制，揭示降雨诱发冻土浅层滑坡失稳的机理十分关键。基于冻土水热力耦合数值模拟方法，建立了仅施加气温变化的模型一和在气温变化基础上施加强度为9 mm·d-1、持续降雨18 d的模型二，探讨了低强度、长时间降雨对多年冻土斜坡水热力演化的影响。结果表明：夏季雨水入渗对斜坡浅层温度场产生扰动，进而影响土体冻融过程，活动层以下有形成富水层的可能。雨水入渗导致融土饱和度大幅增加，水分渗流方向由竖直向下逐渐转变为顺坡方向。极限状态下斜坡位移分布在活动层，符合冻土浅层滑坡变形特征，降雨入渗数天后活动层位移有显著增大的趋势，最大位移所在位置向坡脚转移。降雨对斜坡稳定性影响显著，雨水入渗对活动层水热力产生持续影响，斜坡安全系数最小值出现明显滞后。研究结果为青藏地区冻土浅层滑坡灾害防治提供了科学指导。

为分析冻土融化、爆破振动及降雨因素对高寒地区露天矿山边坡稳定性的影响，采用合成孔径边坡雷达监测及无人机航测技术，对某矿山边坡进行连续不间断监测，研究冻土融化、爆破振动及降雨因素影响下边坡的变形规律。研究结果表明：受冻土融化影响，区域变形均发生在白天温度较高时间段，夜晚基本无变形累积；爆破振动对作业附近松散岩体影响较大，1天内变形基本出现在爆破振动作业后的2～3 h内，其余时间基本无累积，变形曲线呈阶梯状增长；降雨后采场坡顶表土层出现多个分散分布的沉降变形区域，变形曲线没有明显规律。研究结果验证合成孔径雷达监测技术的有效性，为分析采场变形诱因提供参考。

为了确保春季播种安全，有必要开展播种期地温的监测和冻土融化深度预报业务。利用新疆农八师冻土气象观测资料，运用相关系数和线性回归方法，分析冻土特征及融化过程中地温变化、深度变化规律，建立春季冻土融化预报模型。结果表明，新疆农八师垦区稳定冻土期在11月中旬至翌年3月下旬，冻土最大深度呈逐年变浅趋势，倾向率为-5.4 cm/10 a；冻土结冻日期推后，倾向率为2.0 d/10 a；冻土化通日期提前，倾向率为-1.5 d/10 a。冻土融化期在3月中旬至4月上旬，冻土融化速率在3.1～4.0 cm/d之间。春季地温与平均气温、冻土融化深度与正积温具有显著的正相关，以此建立了相应的预报模型。10 cm地温预报模型历史回代准确率在96%以上，冻土融化深度预报模型历史回代准确率在94%以上。通过模型可以开展春季地温和土壤融化预报业务。

依据比奥(Biot)固结理论,应用总拉格朗日(Total Lagrangian)方法建立考虑大变形的应力场控制方程;引入应力-温度耦合损伤模型作为冻结状态下的高温冻土本构模型,以未冻水含量为耦合节点建立水热力耦合模型;通过冻结粉质黏土的升温三轴压缩试验验证模型的有效性,分析水热力耦合模型与应用小应变假设的模型的差异。结果表明:水热力耦合模型经过引入高温冻土应力-温度耦合损伤本构模型,冻结状态初始融化阶段预测结果与试验曲线较吻合。在变形加速至缓慢变形过渡阶段(1.5～2.5 h),模拟结果与试验曲线存在一定差异,但整体可有效预测高温冻结粉质黏土的融化固结过程。考虑大应变状态的水热力耦合模型,对融化变形的预测精度优于应用小应变假设的模型。根据模拟结果,分析水热力三场的相互作用关系、冻土融化固结过程,高温冻土外部升温状态下,边缘融化部分形成排水通道,加速上部土体水分排出。

为更好地认识冻土在融化期面源污染物的析出规律,该文以吉林省长春市黑顶子河流域为研究对象,将流域分为4类典型汇流区,监测了冻土融化期不同汇流区以及小流域尺度的水文特性及面源污染物析出入河过程。采用质量平衡法确定了流域尺度的水量及污染物析出量。第I类汇流区水和污染物析出通量主要受稻田排水汇流过程影响;以玉米种植为主的第II和第III类汇流区,水和污染物析出通量变化范围受到土壤利用信息的影响更为显著;农村居民区（第IV类汇流区）单位面积析出通量显著的超过IIII类汇流区。初始条件、汇流区面积、坡度是影响冻土向河道析出过程的重要因素。冻结过程中,水稻和玉米两种下垫面水和污染物质量显著增加,然而表现出显著不同的再分布过程。冻土融化过程中,第I、II和III类汇流区表层融化区主要影响NH4+的析出入河过程,最大融化区内含水量和NO3-浓度发生显著变化。冻土融化期析出流量和NH4+析出通量的标准差与均值比显著的小于NO3-析出通量标准差与均值比。采用质量平衡方法确定的流域水和污染物析出入河过程与通过不同汇流区析出水量和污染物质量叠加所确定的水和污染物析出入河过程一致。平衡分析表...

通过调查省道加漠公路塔河至漠河段旧路冻土对路基路面的破坏形态,讨论了刹车制动力对路基路面下的冻土地层影响;表明刹车制动力改变了冻土地层的力学性质,并且加快冻土的融化。

通过对钻孔灌注桩地基温度变化进程进行为期 1 a 的监测,掌握了施工扰动下高温冻土地基温度场的变化规律。研究结果表明,采用冲击钻成孔工艺的混凝土灌注桩施工,对地基温度场的热扰动较大;寒季大气降温仅对浅层地基具有直接冷冻作用,而发生在深层自下而上冻结过程和桩侧土体由外向内的冻结过程却十分缓慢,温度降低幅度有限。高温多年冻土地段钻孔灌注桩群桩基础周围土体的温度,在有限的施工期内不能回冻到初始温度状况。